MCPCB(Metal Core PCB)는 기존의 PCB 대신 구리, 알루미늄 또는 강철 합금과 같은 금속 기반 재료를 사용하는 인쇄 회로 기판 유형입니다. FR4 재료. 이름에서 알 수 있듯이 MCPCB는 일반 회로 기판보다 열을 더 효과적으로 방출할 수 있는 금속 코어 층을 포함하고 있습니다. 뛰어난 방열 성능 덕분에 MCPCB는 최근 몇 년 동안 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 이 글에서는 금속 코어 PCB의 특징, 장점, 용도 등을 포함하여 자세히 알아보겠습니다. 계속 읽어보세요.
Basic 에 대한 지식 금속 코어 PCB
우선, 금속 코어 PCB에 대한 기본 정보를 알려드리겠습니다.
MCPCB의 기본 구조
솔더 마스크
회로층
구리층
유전체층
금속 코어 층
방열판
MCPCB에 사용되는 재료
대부분의 경우, 알루미늄과 구리를 금속 코어 재료로 사용하지만, 다른 전도성 금속과 특수 합금을 혼합하여 사용하기도 합니다. 금속마다 특성이 다릅니다. 예를 들어, 알루미늄은 구리보다 저렴하지만 구리는 방열 성능이 더 뛰어납니다. 스테인리스강은 열전도도 하지만 더 단단합니다. 따라서 금속 코어 재료를 선택할 때는 PCB의 용도와 사용 환경을 고려해야 합니다.
다양한 유형의 MCPCB
금속 코어의 위치와 트레이스 층의 수에 따라 금속 코어 PCB는 4가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 다음과 같습니다.
단일 레이어 MCPCB: 한 면에 단일 트레이스 레이어가 있는 MCPCB를 말합니다.
이중층 MCPCB: 이 종류의 MCPCB는 같은 면에 두 개의 트레이스 층이 있습니다.
양면 레이어 MCPCB: 이 유형의 MCPCB에는 각 면에 두 개의 트레이스 레이어가 있습니다.
다층 MCPCB: 보드당 2개 이상의 트레이스 층을 갖춘 금속 코어 PCB 유형을 말합니다.
기능 금속 코어 PCB
이 섹션에서는 MCPCB의 기능을 살펴보겠습니다.
- 금속 코어 PCB 두께
알루미늄을 금속 코어로 사용하면 두께가 0.8~2.0mm입니다. 반면 구리를 금속 코어로 사용하면 두께가 1~5mm입니다. 하지만 금속 코어는 이러한 치수에서 벗어날 수 있습니다. 따라서 더 두껍거나 얇은 판이 가능합니다.
- 금속 코어 PCB 열전도도
재료의 열전도도는 열이 재료를 통과하는 방식을 나타냅니다. 즉, 재료의 열 발산 능력과 관련이 있습니다. 금속 코어 PCB의 열전도도는 일반적으로 1.5W/(m·K)에서 2.0W/(m·K) 사이입니다.
- 금속 코어 PCB 박리 강도
부착된 표면에서 재료를 제거하는 데 필요한 힘입니다. MCPCB의 박리 강도는 일반적으로 9lb/in 이상입니다.
아래 표에서는 금속 코어 PCB의 몇 가지 추가 기능을 나열하여 명확하게 이해할 수 있도록 했습니다.
| 알루미늄 두께 | 0.8-2.0mm |
| 열전도율 | 1.5W – 2.0W/(m·K) |
| 박리 강도 | >9파운드/인치 |
| 납땜 저항 | SF : 288℃, >180초 |
| 항복 전압 | >3000V |
| 유전 손실각 | 0.03 |
| 인화성 | UL 94V-0 |
| 알루미늄 두께 | 0.8-2.0mm |
금속 코어 PCB의 장점
금속 PCB는 뛰어난 방열 성능 외에도 높은 전력 밀도와 더 나은 정전용량 결합 등 여러 장점을 가지고 있습니다. 여기서는 네 가지 장점에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
- 열 방출
금속 코어 PCB는 열전도도가 높아 FR-4 PCB보다 열을 몇 배 더 빠르게 전달할 수 있습니다. 또한, 열 에너지 전달 효율이 높아 금속 PCB는 얇은 구리 층을 사용할 수 있어 전체 열을 줄이는 데 도움이 됩니다. PCB의 두께 그리고 제조 비용.
- 치수 안정성
FR4와 같은 기존 소재로 제작된 PCB의 경우, 온도 상승과 같은 사용 환경 변화에 따라 치수가 영향을 받는 반면, 금속 코어 PCB는 비교적 안정적입니다. 실험 결과, 금속층을 갖는 PCB의 치수 변화는 온도가 2.5°C에서 3.0°C로 변할 때 30%에서 150% 범위 내에서 제어되는 것으로 나타났습니다.
- 더 높은 재활용성
금속 PCB는 재활용성이 높은 것이 특징이며, 많은 금속이 환경 친화적입니다. 무독성이며 어려움 없이 재활용할 수 있습니다. 예를 들어 알루미늄은 재활용이 매우 쉽고, 채굴 및 정제가 용이하여 히트싱크보다 비용이 저렴합니다. 알루미늄 PCB 비용 효율적인 대안으로.
- 더 긴 수명
금속 코어 PCB는 세라믹이나 유리 섬유로 만든 PCB보다 더 강하고 내구성이 뛰어나 수명이 더 깁니다. 금속은 견고하고 물리적 충격을 견딜 수 있다는 것은 누구나 알고 있듯이, 금속을 재료로 사용하여 PCB 제조 제작 및 조립 단계에서 파손 위험을 줄일 수 있으며, 이를 통해 최종 제품의 강도도 높아집니다.
금속 코어 PCB 대 표준 PCB
이 섹션에서는 MCPCB와 표준 PCB를 비교해 보겠습니다.
- 전도도
표준 PCB의 열전도도는 약 0.3W로 낮습니다. 반면 MCPCB는 1~2W로 더 높은 열전도도를 보입니다.
- 도금 관통 구멍
일반 PCB에서는 도금 관통 홀을 사용하는 경우가 많습니다. 하지만 MCPCB에서는 반드시 필요하지 않습니다.
- 열 방출 또는 열 방출
표준 PCB에서는 방열을 위해 비아(via)를 사용해야 합니다. 즉, 드릴 사이클이 길어지고 추가적인 공정이 필요합니다. 그러나 MCPCB는 비아 드릴링, 도금 또는 증착 공정이 필요하지 않습니다. 금속 코어가 효율적인 열 방출과 방열을 가능하게 하기 때문입니다.
- 솔더 마스크
표준 PCB에서는 솔더 마스크가 일반적으로 어두운 색상을 띱니다. 따라서 색상은 보통 검정, 녹색, 파랑, 빨강입니다. 따라서 솔더 마스크를 상단과 하단에 도포합니다. 반면 MCPCB에서는 솔더 마스크를 상단에만 도포하며 일반적으로 흰색입니다.
- 두께
표준 PCB는 레이어 마운트와 다양한 소재 조합을 사용하기 때문에 다양한 두께를 제공합니다. 그러나 MCPCB의 경우, 유전체 시트 두께와 백킹 플레이트 두께의 제약으로 인해 두께 변화가 제한적입니다.
- 가공 공정
표준 PCB는 라우팅, 카운터싱크, 드릴링, V-스코어링과 같은 기존의 가공 공정을 사용합니다. 그러나 MCPCB의 V-스코어링에는 다이아몬드 코팅 톱날이 필요합니다. 금속을 절단하려면 날카로운 공구가 필요하기 때문입니다.
| 표준 PCB | 금속 코어 PCB | |
| 전도도 | 0.3W | 1 - 2W |
| 도금 관통 구멍 | 필수 | 필요하지 않음 |
| 열 발산 | 비아 | 금속 코어 |
| 솔더 마스크 | 어두운 색상 | 화이트 색상 |
| 두께 | 다양한 스타일과 실용성 제공 | 제한된 |
| 가공 공정 | 일반 도구 | 날카로운 도구 |
금속 코어 PCB의 응용 분야
금속 코어 PCB는 뛰어난 성능으로 인해 인기가 많으며 다양한 산업에서 널리 사용됩니다.
LED 조명: MCPCB는 기존 팬으로는 제거할 수 없는 많은 열을 발생시키는 애플리케이션에 적합합니다. MCPCB는 LED 기술에서 흔히 사용되는데, 특정 밝기를 생성하는 데 필요한 LED 수를 줄이고 발생되는 열을 줄일 수 있기 때문입니다.
자동차: 자동차용 전원 조절기, 점화 장치, 스왑 컨버터, 가변 광학 장치 등은 모두 금속 PCB를 사용합니다.
전원 공급 장치: 전력 변환기, 스위칭 레귤레이터, 고밀도 전력 변환 및 기타 장비에는 금속 코어 PCB를 사용해야 합니다.
군사 및 항공우주: 군사 및 항공우주 애플리케이션의 PCB는 극한의 온도, 열 사이클링, 그리고 습기를 견뎌야 합니다. 또한, 잦은 기계적 충격에도 견뎌야 합니다. 따라서 이러한 서비스 요건을 충족하고 구조적 무결성을 더욱 높여주는 금속 코어 PCB를 사용합니다. MCPCB의 높은 열전도율은 이러한 보드의 균일한 온도 분포를 보장합니다. 따라서 열 사이클링을 더 잘 견뎌내고 활성 부품 근처에 핫스팟이 형성되는 것을 방지합니다.
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